I HC BÀ R CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA HÓA HỌC & CNTP Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
o0o
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
H tên sinh viên: Nguyễn Thị Thu Hiền MSSV: 1052010073
01/12/1992 : Bình Định
Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học
TÀI: Biến tính than hoạt tính bằng phương pháp phủ các oxit kim loại
chuyển tiếp MeOx
II. NHIM V VÀ NI DUNG:
Bin tính than hot tính nhc sn phm có tính cht t ng dng trong
các lnh vc hp ph mt s hp ch
Tin hành ph Fe
2
O
3
và CuO lên than ho thu c cht hp ph - xúc tác.
Kho sát kh p ph ca cht hp ph - xúc tác u ch i vi
mt s ch
III. NGÀY GIAO NHIM V ÁN:
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIM V:
V. H TÊN CÁN B NG DN: PGS. TS. Nguyễn Văn Thông
KS. Dương Khắc Hồng
Bà Ra
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN
(Ký và ghi rõ h tên) (Ký và ghi rõ h tên)
TRƯỞNG BỘ MÔN TRƯỞNG KHOA
(Ký và ghi rõ h tên) (Ký và ghi rõ h tên)
i
LỜI CAM ĐOAN
án này là công trình nghiên cu thc s ca cá nhân tôi,
c thc hin i s ng dn ca PGS. TS. Nguyễn Văn Thông và KS. Dương
Khắc Hồng.
Các s liu và nhng kt lun nghiên cu c trình bày trong lu là
trung thc công b i bt c hình thc nào.
Tôi xin chu trách nhim v nghiên cu ca mình.
Sinh Viên
Nguyễn Thị Thu Hiền
ii
LỜI CẢM ƠN
Vi lòng kính trng và bi c, tôi xin chân thành c
PGS.TS. Nguyễn Văn Thông và KS. Dương Khắc Hồng i trc ti tài
và tng dn tôi trong sut thi gian làm tài tt nghip. Th ra
ng gii quyp tài li c bn báo cáo này.
tôi y Cô trong Khoa Hoá Hc Và
Công Ngh Thc Phi Hc Bà Ra cho tôi kin
thc trong nhc tp t hôm nay tôi có th hoàn thành bn
tài tt nghip cng thi, tôi xin chân thành cn và
anh Nguyn Chí Thun trong phòng thí nghim cng cùng tôi óng góp
ý ki tôi tài.
Trong quá trình nghiên c tài này, chc chn không tránh
c nhng sai sót và khuym, rt mong s góp ý ca th tôi nm vng
n thc v tài ca mình.
Mt ln na tôi xin chân thành c
Sinh viên
Nguyễn Thị Thu Hiền
iii
MỤC LỤC
TRANG
DANH MỤC BẢNG vi
DANH MỤC HÌNH viii
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 3
1.1. Tổng quan về than hoạt tính 3
1.1.1. Gii thiu chung 3
1.1.2. Lch s hình thành và phát trin 4
1.1.3. Phân loi 5
1.1.4. Kh ng dng ca than hot tính trong thc t 7
1.2. Sơ lược về các phương pháp biến tính bề mặt than 8
1.2.1. Bin tính than hot tính bng N
2
9
1.2.2. Bin tính b mt than bng halogen 9
1.2.3. Bin tính b mt than bng s nh hóa 10
1.2.4. Bin tính than hot tính bng cách tm 10
1.3. Các thông số đánh giá than hoạt tính 12
1.4. Hấp phụ 13
1.4.1. Khái nim và phân loi hp ph 13
1.4.2. Các dng hp ph ng nhit 15
1.4.3. Mt s n ca s hp ph 16
c tính ca quá trình hp ph 19
1.4.5. Các yu t n kh hp ph ca vt liu hp ph 20
1.5. Sơ lược về phương pháp tẩm 21
1.5.1. M 21
1.5.2. Tác dng 22
m: 22
1.5.4. H thng lò nung: 24
CHƯƠNG II. THỰC NGHIỆM 25
2.1. Hóa chất 25
iv
2.2. Phương pháp trắc quang 25
c 25
a min quang ph 25
c pháp trc quang 26
ng chu nh n các cht 27
2.3. Xây dựng đường chuẩn xác định nồng độ của các chất 28
2.3.1. Xây dng chunh n ca mt s cht cn thit 28
2.3.2. Metylen xanh 29
2.3.3. Phenol 31
2.3.4. NiCl2.6H
2
O (Nickel chloride herahydrate M=237,59g/mol) 33
2.3.5. CoCl
2
.6H
2
O (Cobalt chloride herahydrate M=237,93g/mol) 35
2.3.6. FeCl
3
.6H
2
O 36
2.3.7. CuCl
2
.6H
2
O 37
2.4. Khảo sát phương pháp tẩm trên than hoạt tính 38
2.4.1. Tm dung dch FeCl
3
.6H
2
O
lên than hot tính 38
2.4.2. Tm dung dch CuCl
2
.6H
2
O lên than hom dung dch FeCl
3
.6H
2
O
44
2.4.3. Kho sát th t tm oxit kim loi lên than 47
2.5. Sấy và nung than 48
2.5.1. Kho sát ng ca nhi và thi gian nung than 48
2.5.2. Khc tính vt lý ca cht hp ph - xúc tác 49
2.6. Khảo sát khả năng hấp phụ chất hấp phụ-xúc tác và các yếu tố ảnh hưởng . 49
2.6.1. Xây dng nhit hp ph 49
2.6.2. ng ca pH lên kh p ph ca cht hp ph - xúc tác 50
2.6.3. n thn kh p ph ca cht hp ph - xúc tác
50
2.6.4. ng ca t l rn - lng lên kh p ph ca cht hp
ph - xúc tác 50
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 51
3.1. Điều chế chất hấp phụ - xúc tác 51
3.1.1. ng ca vic ph các oxit Fe
2
O
3
và CuO lên than hot tính ti kh
p ph ca than hot tính sau khi ph: 51
v
3.1.2. ng ca nhi và thn kh p ph ca than
hot tính sau khi tm 53
3.2. Đặc tính của chất hấp phụ - xúc tác điều chế 58
c tính vt lý ca cht hp ph - u ch 58
3.2.2. Xây dng nhit hp ph 65
3.2.3. ng ca pH lên kh p ph ca cht hp ph - xúc tác : 74
3.2.4. ng ca thi gian hp ph n kh p ph ca cht hp ph -
xúc tác 76
3.2.5. ng ca t l rn lng lên kh p ph ca than 78
CHƯƠNG IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81
Kết luận 81 4.1.
4.1.1. Quá trình to thành cht hp ph - xúc tác 81
4.1.2. Kh p ph ca cht hp ph - xúc tác vi mt s ch81
Kiến nghị 83 4.2.
TÀI LIỆU THAM KHẢO 84
PHỤ LỤC 86
vi
DANH MỤC BẢNG
TRANG
Bng 2.1. S liu thc t xây dng chun metylen xanh 30
Bng 2.2. Bng pha hóa cht xây dng chun phenol 32
B hp th Abs ca hp cht phenol 32
Bng 2.4. S liu thc t xây dng chun Ni
2+
34
Bng 2.5. S liu thc t xây dng chun dung dch CoCl
2
.6H
2
O 35
Bng 2.6. S liu thc t xây dng chun dung dch FeCl
3
.6H
2
O 37
Bng 2.7. S liu thc t xây dng chun dung dch CuCl
2
.6H
2
O 38
Bng 2.8. N ng ca các mu 39
Bng 2.9. N Fe
3+
còn tha trong dung dch sau khi tm ln 3 39
Bng 2.10. Ch s a dung dc hp ph bi
than ho Fe
2
O
3
41
Bng 2.11. Ch s a dung dch CoCl
2
.6H
2
c hp ph bi than
ho Fe
2
O
3
42
Bng 2.12. Ch s a dung dch NiCl
2
.6H
2
O c hp ph bi than
ho Fe
2
O
3
43
Bng 2.13. N dung dch Cu
2+
lt tm lên tng mu 44
Bng 2.14. N Cu
2+
còn tha trong dung dch sau khi tm ln 3. 45
Bng 2.15. Dung dch metylen xanh c hp ph bng than ho Fe
2
O
3
và
CuO 46
Bng 2.16. Ch s a dung dch metylen xanh c hp ph bi than
ho Fe
2
O
3
và CuO 46
Bng 2.17. Dung dch CoCl
2
.6H
2
O c hp ph bng than ho Fe
2
O
3
và
CuO 46
Bng 2.18. Ch s ng ca dung dch CoCl
2
.6H
2
O c hp ph bi than
ho Fe
2
O
3
và CuO 47
vii
Bng 2.19. Dung dch NiCl
2
.6H
2
O c hp ph bng than ho Fe
2
O
3
và
CuO 47
Bng 2.20. Ch s a dung dch NiCl
2
.6H
2
O c hp ph bi than
ho Fe
2
O
3
và CuO 47
Bng 2.21. Kho sát tc hp ph metylen xanh ca Mu 5 và 6 48
Bng 3.1. Kh p ph ca 0,2gam than hoc ph oxit Fe
2
O
3
i vi
các mu 51
Bng 3.2. Kh p ph ca 0,2g than hoc ph oxit Fe
2
O
3
và CuO
i vi các mu 52
Bng 3.3. Bng so sánh kh p ph ca 0,2g than ho oxit Fe
2
O
3
và
CuO (Mi mu than hou (Mi vi các mu 52
Bng 3.4. N c hp ph bi cht hp ph - xúc tác 55
B hp ph i metylen xanh ca cht hp ph - xúc tác 55
Bng 3.6. N c hp ph bi cht hp ph - xúc tác 56
B hp ph i phenol ca cht hp ph - xúc tác 56
Bng 3.8. Bng s liu S
BET
ca các mu theo nhi nung trong 2,5h 62
Bng 3.9. Xây dng nhit hp ph ca metylen xanh 66
Bng 3.10. Xây dng nhit hp ph ca phenol 68
Bng 3.11. Xây dng nhit hp ph ca CoCl
2
.6H
2
O 70
Bng 3.12. Xây dng nhit hp ph ca NiCl
2
.6H
2
O 72
Bng 3.13. ng ca pH lên kh p ph ca cht hp ph - xúc tác 74
Bng 3.14. ng ca thi gian hp ph n kh p ph ca cht cht hp
ph - xúc tác 77
Bng 3.15. ng ca t l rn lng lên kh p ph ca than 78
viii
DANH MỤC HÌNH
TRANG
Hình 1.1. Cu trúc minh ha ca than hot tính 12
ng hp ph theo Brunauer 15
ng hp ph ng nhit Freundlich 16
ng hp ph ng nhit Langmuir 18
Hình 1.5. D th ng nhit hp ph BET 19
khm oxit kim loi lên than hot tính 23
h thng nung than 24
ng chunh n metylen xanh. 30
Hình 2.4. Các mu chun ca phenol 32
ng chunh n phenol 33
ng chunh n NiCl
2
.6H
2
O 34
ng chunh n CoCl
2
.6H
2
O 36
ng chunh n dung dch FeCl
3
.6H
2
O 37
ng chunh n dung dch CuCl
2
.6H
2
O 38
Hình 2.10. Dung dch FeCl
3
.6H
2
O còn tha sau ln tm 3 40
Hình 2.11. Dung dc hp ph bng than ho Fe
2
O
3
41
Hình 2.12. Dung dch CoCl
2
.6H
2
O c hp ph bng than ho Fe
2
O
3
42
Hình 2.13. Dung dch NiCl
2
.6H
2
O c hp ph bng than ho Fe
2
O
3
43
Hình 2.14. Dung dch Cu
2+
còn tha sau ln tm 3 45
Hình 2.15. Kho sát t hp ph metylen xanh ca Mi giây th 610
48
Hình 3.1. Kh p ph metylen xanh ca cht hp ph - xúc tác 55
Hình 3.2. Kh p ph phenol ca cht cht hp ph - xúc tác 56
ix
Hình 3.3. Kt qu a mu than hou (Mu 0) 58
Hình 3.4. Kt qu 300
o
C trong 2,5h (Mu A) 59
Hình 3.5. Kt qu 350
o
C mu trong 2,5h (Mu B) 60
Hình 3.6. Kt qu u 400
o
C trong 2h30ph (Mu C) 61
Hình 3.7. Kt qu u 450
o
C trong 2h30ph (Mu D) 62
Hình 3.8. nh SEM Mu 0 (thang 1m) 63
Hình 3.9. nh SEM Mu C (thang 1m) 63
Hình 3.10. nh SEM Mu 0 (thang 5m) 63
Hình 3.11. nh SEM Mu C (thang 5m) 63
Hình 3.12. nh SEM Mu 0 (thang 500nm) 64
Hình 3.13. nh SEM Mu C (thang 500nm) 64
ng nhit hp ph metylen xanh 67
ng nhit Freundlich và dng tuyn tính 67
Hình 3.16. ng nhit Langmuir dng tuyn tính 67
Hình 3.17. Xây dng nhit hp ph phenol 69
ng nhit Freundlich và dng tuyn tính 69
Hình 3.19. ng nhit Langmuir dng tuyn tính 69
Hình 3.20. Xây dng nhit hp ph Co
2+
71
ng nhit Freundlich dng tuyn tính 71
Hình 3.22. ng nhit Langmuir dng tuyn tính 71
Hình 3.23. Xây dng nhit hp ph Ni
2+
73
ng nhit Freundlich dng tuyn tính 73
Hình 3.25. ng nhit Langmuir dng tuyn tính 73
Hình 3.26. ng cn kh p ph ca các cht hp ph - xúc tác . 75
Hình 3.27. ng ca thi gian hp ph n kh p ph ca cht cht hp
ph - xúc tác 77
x
Hình 3.28. ng ca t l rn-l hp ph i ca cht hp ph -
xúc tác 79
Hình 3.29. ng ca t l rn-l hp ph tuyi ca cht hp ph -
xúc tác 79
án tt nghii hc Khóa 2010 2014
Ngành Công ngh k thut Hóa hc 1 Khoa Hóa hc và Công ngh thc phm
LỜI MỞ ĐẦU
a Ngân hàng th gii ti Vit Nam, v m
trong bng xp hng ch s hiu qu hong, Ving v trí
c xp hng. Còn theo kt qu nghiên cu khác va qua ti
Di th gii Davos, Vit Nam nm trong s 10 quc gia có chng
khôn khí thp và ng nhiu nhn sc khe.[15]
Nhng dòng sông các thành ph l i hay thành ph H Chí
Minh b ô nhim nng n. Nh c hi, làm hy hoi
ngun thy sn và ng trc tip t ng sng, sc kho ca cng
ng.[15]
Ti thành ph ô nhim nguc vt v nan
gii. Nguyên nhân khin nhiu khu vc sông này tr t ch
c thi t ch bin hi sn và t các công ty dt nhum xung quanh x
trc tip t Trên thc t c h thng x c
tht chun thì không ph kh c lén lút x ra
ng.
Vì vy vic tìm kim vt liu hp ph ng hp ph ln, tính chn
lc cao, kh tt và có giá thành thu
s quan tâm nghiên cu ca các nhà khoa hc. Than hot tính là vt liu hp ph
c các nhu cu trên và hic áp dng rng rãi.
Có rt nhi than hot tính, có th nói chung rng than
hot tính là mt dng ca c x mang li mt cu trúc rt xp, do
n tích b mt rt ln và kh p ph t
Than hoc sn xut s có kh p ph mt s cht, tuy
ng dng than hoc hp ph mt s hp cht nhnh
p chc bi có nhng tính cht vt lý
tn tích b m a các l x
phc v m p ph ci vi mt s ch
án tt nghii hc Khóa 2010 2014
Ngành Công ngh k thut Hóa hc 2 Khoa Hóa hc và Công ngh thc phm
và hmetylen xanh, phenol, dung dch NiCl
2
.6H
2
O, dung dch CoCl
2
.6H
2
O .
Tùy vào tính cht cn có mà than hoc bin tính theo nh
riêng.
tài cn tính than hot tính bph
các oxit kim loi chuyn tip MeOx tài này em s dph than
hot hot tính vi Fe
2
O
3
và CuO thông qua 2 mui FeCl
3
.6H
2
O và CuCl
2
.6H
2
c than hot tính có tính cht phù hp. Bn c chia làm 4
ng quan
c nghim
t qu và tho lun
t lun và kin ngh
án tt nghii hc Khóa 2010 2014
Ngành Công ngh k thut Hóa hc 3 Khoa Hóa hc và Công ngh thc phm
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về than hoạt tính
1.1.1. Gii thiu chung
Than hot tính có thành phn ch yu là cacbon, chim t n 95% khi
ng. Phn còn li là các nguyên t nh, oxi, có sn
trong nguyên liu hoc mi liên kt vi cacbon trong quá trình hot hóa.
Thành phn ca than hong là: 88% C; 0.5% H; 0.5% N; 1% S và
6-ng oxi có th i t n 20% tùy thuc vào nguyên liu và
u ch than hot tính.[5]
Than hot tính có din tích b mt khong 800 - 1500 m
2
/g ch yu là do các
l nh i 2nm to ra, th tích mao qun t 0.2 - 0.6 cm
3
/g.[5]
Nhiu nguyên liu khác nhau có th c s dt liu
tng h sn xut than hot tính mà không c d
vc hiu qu . Than hot tính sau khi s dng có th c tái sinh
(làm sch hoc gii hp ph) và có th tái s dng nhiu ln.
Than hoc sn xut t các nguyên liu t c bit
ng tn dng nhng ph th tru, gáo dng
cách than hóa và x lý tip s c than ho xp cao, va tn dng
c ngun nguyên liu ph thi mang li hiu qu kinh t và góp phn bo v môi
ng. Trong quá trình x lý, mt vài thành phn chuy
khi nguyên liu to thành các l trng xp (mao qun).[14]
Hin nay trên th ng, than hoi ba dng:[5],[14]
- Than hot tính dng bt
- Than hot tính dng ht
- Dng than hot tính ci tii áp sung là viên
án tt nghii hc Khóa 2010 2014
Ngành Công ngh k thut Hóa hc 4 Khoa Hóa hc và Công ngh thc phm
1.1.2. Lch s hình thành và phát trin[14],[15],[9]
- Than hot tính dng than g c hoc s dng t nhiu
th k c.
- i Ai Cp s dng than g t kho làm cht hp
ph cha bnh.
- i Hindu c t làm sc ung bng cách lc qua
than g.
- Sn xut than hot tính trong công nghip bu t khong nh
c s d làm vt liu tinh ch ng bng cách than hóa hn
hp các nguyên liu có ngun gc t thc vt bc hoc CO2.
- Than ho c s dng trong các mt n c trong th
chin th nht.
- -ng than g hút mùi hôi nhng v
tính hoi t.
- hing hp ph trên than g.
- -tan- vào ng chc
trên thy ngân và nhn thy phn ln khí trong ng b than hút mt.
- c dung d--y than g có th ty
màu nhiu dung dch.
- -y than g ty màu tt các dung dng
-li- ty màu trong công nghip
ng.
- Sang u th k -si mi thành công trong vic ch to
than tc ch to bng cách trn than máu vi potdineeg ra
và sy.
- -u kh da hp th N2, H2,NH3
và HCN khong nhi t 0-70°C thy c hp th t
N2, H2.
- c ta t nhp k u mt s than hot
tính dùng cho mt n c và phc v nhu cu phát tri
án tt nghii hc Khóa 2010 2014
Ngành Công ngh k thut Hóa hc 5 Khoa Hóa hc và Công ngh thc phm
1.1.3. Phân loi [14]
a) Phân loi theo Misec
Có nhi phân loi than hoin nht theo Misec là
phân loi theo hình dáng bên ngoài ca nó. Theo cách này than hoc phân
thành hai nhóm:
* Than bt:
Nhóm này gm than t khuch tán trong dung dch
nh nên quá trình hp ph xy ra trong dung dch rt ch thit
lp cân bng hp ph c nghin thành bt mn.
* Than ht:
Than ht ch yc dùng trong hp ph y còn có tên gi là
ng lc bi lc
nc.
Than ht có th là dng mnh hoc dng tr. Nguyên lin kích
c nhc hot hóa. Than ht dng tr hoàn chc ch to theo
quy trình phc tc chun b dng va, ép va thành si và
ct thành ht ri tip tc sn xut khác.
b) Phân loi theo Meclenbua
Meclenbua phân loi than hot tính theo m dng và vì vy than gm
nhiu loi:
* Than ty màu:
n, có ng dng rng rãi trong nhiu ngành công nghi
ty màu dung dch, p ph cht bc phân t cht
i trong phm vi rng t dng phân t ng ti dng ln và ti
các ti phân tán keo. Than ty màu dùng dng bt mc
ht khong 80 - 100µm.
Than ty màu còn gm than kim, than axit và than trung tính.
án tt nghii hc Khóa 2010 2014
Ngành Công ngh k thut Hóa hc 6 Khoa Hóa hc và Công ngh thc phm
* :
Than có kh p ph các cht tan phân tán dng keo trong dch d dày và
ruy màu, ch sch cao. Trong quá trình sn xut
không nên dùng nhng cht tm cha nhing, thy ngân,
* Than hp ph:
Tùy vào chng và mc dng, than hp ph c chia thành ba
loi:
- Than : t h
khí, chng h tách benzen khi các khí thiên nhiên nhm quay vòng
dung môi d li quy trình sn xut. Than có ho bn
c cao, tr lc li vi dòng khí nh, kh cht b hp
ph th c sn xu i d nh hình hay dng
mng kính t 2 - 8mm, chiu dài khong 1.5 lng kính.
- Than xúc tác: t d xp ln, có th dùng làm
cht xúc tác trong tng hp nhiu ch
- Than khí: Than có kh p ph chn lc khí dùng than
tách các hi hn hp ca chúng. Than có ng
dng rng rãi trong công ngh dâu m làm sch các ch
làm sc sn xui dng mnh hay hnh
hình vi kc tùy thuc vào m dng.
c) Phân lo-bi-nin
-bi-a vào cu trúc x phân loi than hot tính. Chia than hot
tính thành dng thu hi và d u trúc. Theo
ông chia than thành ba dng p lý:
* Than hot tính hp ph khí:
Dùng cho hp ph t d ng than này thuc cht
hp ph có cu trúc xp nh lou trúc ca d
th tích hp ph trong l xp nh làm d dàng cho s hp ph ng nhit
án tt nghii hc Khóa 2010 2014
Ngành Công ngh k thut Hóa hc 7 Khoa Hóa hc và Công ngh thc phm
* Than hot tính thu hi:
Dùng hp ph p nhm thu h
li chu trình sn xut. Dng than này thuc cht hp ph có cu trúc hn tp. Dung
tích hp ph l cht b hp ph thp, nhu
kin kh hp ph bt.
* Than ty màu:
Than t ty màu và lc sch dung dch, cht lng. Than ch yu
thuc cht hp ph có cu trúc loi II. Than cha t l ln l ln
hp ph các phân t màu và các tp cht khác có mt trong pha lng. Khi cn
hp ph các cht có phân t nh khi dung dch thì dùng tan có cu trúc loi I.
S phân loi than hong d dàng trong sn
xut và trong vic tìm loi than thích hp cho m dng ca mình. Than
hoc sn xut t khác nhau, tuy có nhãn hiu và tên thành phm
có tính cht hp ph ging nhau.
1.1.4. Kh ng dng ca than hot tính trong thc t [5],[10],[14]
nhiu Than hot tính là cht hp ph quý và linh hoc s dng rng rãi
cho mi b màu, mùi, v không mong mun và các tp cht h
c thi công nghip và sinh hot, thu hi dung môi, làm sch không
khí, trong kim soát ô nhim không khí t khí thi công nghip và khí th
trong làm sch nhiu hóa chc phm, sn phm thc phm và nhiu ng dng
c s dng ngày càng nhic luy
thu hi vàng, bc, và các kim loi khác, làm chc
bin trong nhiu ng dng trong y hc s d loi b c t và vi
khun ca mt s bnh nhnh.
Do kh p ph tt mà than hot tính có nhng ng dng quan trng
- Kh, lc các cht h, các ion kim loc.
- Hp ph nhng phân t khí có hi trong không khí.
án tt nghii hc Khóa 2010 2014
Ngành Công ngh k thut Hóa hc 8 Khoa Hóa hc và Công ngh thc phm
Ngoài ra, vi nhKc hi, giá thành r, sn xut d
dàng vì vy mà còn có nhng ng dng rng rãi trong mt s
- Trong y t c): Ty trùng và loc t.
- Trong k thut: Là thành phn chính ca túi lc khí, ca mt n phòng
- Trong x c: Lc các cht bng, hp ph ion kim loi nng
- i sng hng ngày: S dng làm kh c, lc làm
sc sinh hot.
- c kim loi: Thu hi vàng, bc và các ch
cht xúc tác, cht mang.
1.2. Sơ lược về các phương pháp biến tính bề mặt than [5]
m quan trng và thú v nht ca than hot tính là b mt có th bin
tính thích h tm hp ph và làm cho than tr nên thích h
trong các ng dc bit. S bin tính b mt than hot tính có th c thc
hin bng s to thành các dng nhóm chc b mt khác nhau. Các nhóm chc này
bao gm các nhóm chc oxy - cacbon c to thành khi oxy hóa b mt than vi
các khí hoc các dung dch oxy hóa. Nhóm chc b mt cacbon - hydro to thành
bng quá trình x lý than hot tính vi khí hydro nhi cao. Nhóm chc cacbon
- nh bng quá trình x lý than hot tính vi nh nguyên t, CS
2
, H
2
S,
SO
2
. Cacbon - lý than hot tính vi amoniac. Cacbon -
c to thành bng quá trình x lý than hot tính vi halogen trong pha
khí hoc dung dch. Vì các nhóm chc liên kc gi cnh và góc
ca li vì thành phn các cnh và góc này ch yu là b mt hp
phi ta hi vng khi bin tính than hot tính s ng hp ph
p ph ca các than ho bin tính b mt
c thc hin bng quá trình kh khí và bng vic mang kim loi lên b
mt.
án tt nghii hc Khóa 2010 2014
Ngành Công ngh k thut Hóa hc 9 Khoa Hóa hc và Công ngh thc phm
1.2.1. Bin tính than hot tính bng N
2
Than hot tính ch nhóm chn
ng pha khí vi dimethylamin 150°C trong 1h, hoc vi NH
3
khô 300°C hoc
o ra m nhóm chc C-N trên b mt. Boehm và các cng s
-Utrilla và các cng s, thy rng khi than ho
i NH
3
c to thành trên b mt. nhi thp
s c ng vi s nhóm oxy axit trên b mc cho là s to
thành mui amoni. Tuy nhiên, nhi cao s thay th các nhóm hydroxyl bng
c tha nhn, than tr nên k c và gi kh p
ph xanh methylen.
1.2.2. Bin tính b mt than bng halogen
m b mt ca than hot tính và mu c bin tính bng mt s
lý vi halogen. S hp ph halogen gm c hp ph vt lý và hp
ph hóa hc, quá trình thông qua mt s bao gm cng hp
i vi H
2
, hp ph hóa hc và s oxi hóa b m
ph thuc vào bn cht ca b mng oxy, hydro cu kin
thí nghim và bn cht ca tng loc c nh trên b mt
than dng hp cht cacbon- bn nhit cao và không th loi b bng
x lý nhit trong chân không cho ti 1000
0
C n
nhiên, mt phn halogen có th i vi nhóm OH khi x lý vi kim và trao
i vi nhóm NH
2
khi x lý vi khí NH
3
ng hp ph hóa hc hay hp
ph vt lý này có th bim b mt và phn ng b mt ca
than. Ví d, s c nh Clo hoc Brom có th to ra s phân ci
là liên k vi liên kt ph bin trên than là liên kt vi nhóm
oxi b mt. Liên kt C-Cl hoc C-Br có th i vi các nhóm chc khác to ra
loi hp cht b mt mi.
m mt ca than
ng, than gáo dc bin tính vi halogen. T khi cn tính
ng clo c axit b mt ca than còn li
án tt nghii hc Khóa 2010 2014
Ngành Công ngh k thut Hóa hc 10 Khoa Hóa hc và Công ngh thc phm
nhiu hoi ta thy rng s c nh clo dn nhiu dng cu
trúc l xp và s phân b c mao qun, hoc s i v trí hoc m
tâm hong.
1.2.3. Bin tính b mt than bng s nh hóa
Các hp cht cacbon- nh trên b m c nghiên cu rng rãi trên
than g, than hot tính, mui than. Các hp chc to thành trong sut hoc
sau quá trình tng hp ca cacbon hot tính, chúng thông
c to thành b có mnh nguyên t hoc
các ch
2
, và SO
2
. Nhng hp chnh trên b mt
này không hp thc trong khong rng v thành phn ph thuc vào bn cht than,
u kin thc nghi ln ca b mt than. Nhng hp chng
cha m nh, có th lên ti 40-50%. Nhng hp ch
hunh trên b mt này không th chit vi các dung môi hoc b phân hy mt cách
hoàn toàn bng x lý nhi b loi b
hc x lý trong khong 500-700°C vi H
2
.
S hp ph hóa hnh lên b mt than bao gm s liên kt vi các
nguyên t cacbon bên ngoài, cng ti v trí np vào bên trong cu
trúc mi lt vi b mt cacbon.
cacbon ngoi vi, do các hóa tr không tha mãn ca chúng quyt
m hp ph ca than ho tin rng s có mt ca
các chnh b mt s ng ti tính cht b mt ca nhng vt liu này.
1.2.4. Bin tính than hot tính bng cách tm
Nhng loc s dng lu tiên trong chin tranh th gii th
nh bo v h hô hp ca các binh lính chng li chia, vic
mang các kim loi lên các vt liu có cacbon làm gim khí hóa và thay
i cu trúc l xp ca các sn phm cacbon cui cùng. Vì vy, vic mang các cht
lên than hoc s d c than hot tính có mt cu
trúc vi l nh.
án tt nghii hc Khóa 2010 2014
Ngành Công ngh k thut Hóa hc 11 Khoa Hóa hc và Công ngh thc phm
Than hoc tm KI và các hp ch, vi amine, bao gm
c s dng rng rãi trong công nghip ht duy trì các hp cht
phóng x ca iot t các tác nhân làm lnh và h thng thông gió. KI mang trên than
hot tính phn ng vi nhóm oxi - cacbon trên b mi trng thái
hp ph ci thin kh a than hot tính duy trì metyliot
phóng x. Tính cht hp ph ca than hoi khi mang lên
nó 5-pyridin. Kh n ng ca than có mang Clo-i
ving cht mang. Tuy nhiên, kh n i t pyridin này
tt thit theo th t a
chúng.
hp ph clo-xianua trên than hoc
và sau khi mang lên Cu(II), Cr(VI), Ag(I), và NH
4
+
trong mt t l c. S
hp ph Clo-Xianua là thun ngh ng hp ca than ho
thành không thun nghch sau khi tm mc dù kh p ph i.
ng thái hp ph ca than hot tính c và sau
khi tm vi Cu(II), CrO
4
-
, và Ag(I) cho clorofor, cynogen chlorua, phosgen và
c ty c kh p ph hóa hc và
kh p ph vt lý, kh p ph hóa hc gi
phosgen, cynogen clorua và hygro xyanua. Tt c c c tu gi li
ba chc mang lên sau khi qua sy chân không 150°C. S hp
ph c mà hn hc vi ln so vi than hot
ng.
Vu kin phòng thí nghim tng, tôi chn pn tính
than hot tính bt sau:
- c hin.
- Than hoc tm kim loi và các oxit c dng
các ht nh c s dng rng rãi trong mt vài phn ng pha khí
c trong công nghi bo v i chng lc.[5]
án tt nghii hc Khóa 2010 2014
Ngành Công ngh k thut Hóa hc 12 Khoa Hóa hc và Công ngh thc phm
- Sn phm ca quá trình tm các oxit kim loi lên than hot tính gi là cht
hp ph - xúc tác. Cht hp ph - xúc tác có th hoàn nguyên nhi 400-
500
o
C, thp u so vi nhi hoàn nguyên ca than hou.
u này giúp chúng ta d c thu hi nhng sn phm lng
d t hp ph - xúc tác hp ph c.
- c hi n, d dàng phân tích, so sánh kt qu ti
phòng thí nghim.
tài này, tôi ch nghiên cn tính than hot tính bng cách
tm các oxit ca kim loi chuyn tip Fe
2
O
3
, CuO lên b mt than nh vào tm
2 mui FeCl
3
.6H
2
O và CuCl
2
.6H
2
O.
1.3. Các thông số đánh giá than hoạt tính
Các thông s giá than hot tính rng, tu theo m
c la chn các thông s c tính cu trúc xp cc th
hin thông qua các thông s: din tích b mt (S
r
), th tích l mao qun. Các thông
s c tính riêng theo tng kích c ht. Dc hi ta
chia làm 3 loi: vi l (d < 2 nm), l trung bình (2 nm < d < 50 nm) và l ln (d > 50
nm).(hình 1.1)
Hình 1.1. Cấu trúc minh họa của than hoạt tính
i có kh p ph tt nht là l hng c micropores. Than
hot tính có kh p ph ti vi các cht không phân ct h
hp ph yu các cht phân c p ph ca than
án tt nghii hc Khóa 2010 2014
Ngành Công ngh k thut Hóa hc 13 Khoa Hóa hc và Công ngh thc phm
hot tính tùy thuc vào kt cc, m khe hng, din tích tip xúc
ca than, tính cht ca các loi tp cht cn loi b và c công ngh ca các nhà sn
xut.[5]
1.4. Hấp phụ
1.4.1. Khái nim và phân loi hp ph
a) Khái nim
Hing hp ph là hi cht tan trên b mt phân chia
gia hai pha. Hp ph có th din ra b mt biên gii gia hai pha rn và lng, rn
ng và lng.[2]
Trong s hp ph i ta phân bit:
- Vt hp ph: là vt có b mt thc hin s hp ph.
- Cht b hp ph: là cht b thu hút lên b mt vt hp ph.
ng cht b hp ph i hoc a:
- là s mol cht b hp ph trên 1 cm
2
b mt vt hp ph.
- a là mol cht b hp ph trên 1 gam vt hp ph ng hp ph tuyi)
Hp ph là mt quá trình t din bin nên th ng áp hp th
<
vy (
) < 0. Mà
< 0 do s hp ph làm gi t do ca h,
h tr nên trt t p ph là hiu ng nhit khi mt mol chc
chuyn t trng thái khí vào trng thái hp ph âm (
là quá trình
hp ph là quá trình ta nhit.[5]
b) Phân loi: V i ta phân bit hai loi hp ph
* Hp ph lý hc: Là quá trình hp ph m:
- Lc hp ph là lc Van del Waals.
- Quá trình là thun nghi s hp ph còn có s gii hp
ph.
- Entanpy hp ph t 8 -12 kJ/mol.
- ng hot hóa: E = 0.
án tt nghii hc Khóa 2010 2014
Ngành Công ngh k thut Hóa hc 14 Khoa Hóa hc và Công ngh thc phm
- Có th hp ph p.
- Quá trình hp ph xy ra nhi thp.
- Không có tính chn lc.
- T quá trình hp ph nhanh.
* Hp ph hoá hc: Là quá trình hp ph có các m:
- Lc hp ph là lc hóa hc.
- Quá trình là bt thun nghch.
- Entanpy hp ph t 40 - 800 kJ/mol.
- ng hong nh.
- Ch là hp ph p.
- Quá trình hp ph xy ra nhi cao.
- Có tính chn lc.
- T quá trình hp ph chc x
[10,tr. 14]
K
hp
- hng s t hp ph hóa hc.
K
o
- h s t hình hc.
E
a
- nng hot hóa.
Z - s va chm ca phân t b hp ph trên m b mt trong
m thi gian (Z t l vi áp sut)
* mao qun:
Không phi là s hp ph c bi a cht b hp
ph trong các mao qun ca vt hp ph din ra tip sau s hp ph.
Mt quá trình hp ph có bn cht vt lý hoc hóa hc tùy thuc vào bn cht
vt b hp ph, vt hp ph và dung môi. S phân bit hp ph vt lý hay hóa hc
ch i, không có mt biên gii rõ rt gia hai loi hp ph này.